影响水泥搅拌桩复合地基承载力因素分析

2015-04-11张宁宁

河北水利 2015年11期

□张宁宁

水泥搅拌桩作为复合地基的一种形式，以其造价低、环境污染少、施工工期短、加固费用低、无排土隆起、设计灵活等特点，在软土地区一般民用地基处理、深基坑支护以及水利工程地基处理中已取得了广泛的应用。本文为满足任里节制闸能在良好的建基面作业，需对此进行水泥土搅拌桩地基处理，并将考虑面积置换率与桩长因素，探讨其对水泥搅拌桩复合地基承载力的影响。

表1 进口1号挡墙地基允许承载力计算表

表2 计算方案表

表3 复合地基承载力计算表

1.影响水泥搅拌桩复合地基承载力因素的分析

一是工程地质概况。根据东风渠漳河北至仁里闸村应急治理工程项目的相关地质资料，仁里节制闸场区位于东风渠，桩号约43+498，1号挡土墙墙底高程为39.30m，墙址高程为40.30m，墙高8.30m，墙顶宽 0.40m，墙底宽8.50m，排沥标准10年一遇，流量83.16m3/s，引黄设计流量 58m3/s，引黄水位44.08m，设计挡水位46.2m。场区地质结构为粘性土夹砂性土的多层结构,地基承载力特征值为110kPa。

二是计算方案。根据进口1号挡墙在完建无水、墙前无水，墙后地下水（或墙后1/3墙高地下水）、墙前挡水位46.20m、墙后地下水+地震三种工况计算的地基承载力值，其地基承载力值见表1所示。由于仁里节制闸闸址进口1号挡土墙坐落在上部为壤土，下部为粘土，基地摩擦系数较小，地基承载力特征值为110kPa小于地基允许承载力特征值170.7kPa，不能提供良好的建基面作业，故不能满足设计要求，应对地基进行处理。该场区壤土层较浅，粘土层较厚，且埋深较大，经综合比较采用水泥搅拌桩法对挡土墙地基进行处理。

根据影响水泥搅拌桩复合地基承载力强度因素：面积置换率、桩长来确定以下计算方案，即选取不同的桩径、桩间距、桩长；其具体方案见表2所示。

2.计算结果分析

面积置换率m受桩间距，桩布置形式以及桩直径的影响，最终影响着复合地基承载力；面积置换率、桩长对水泥搅拌桩复合地基承载力的影响值见表3所示。

综上计算，最终确定采用水泥搅拌桩的桩径为 550mm，桩长为 7m，桩间距为1.5m，修正后复合地基承载力为170.54kPa，垫层厚度为200mm，垫层外伸长度为500mm。

由表可以看出随着面积置换率的增加水泥搅拌桩复合地基承载力也随之增加；面积置换率与水泥搅拌桩复合地基承载力有良好的线性关系，改变面积置换率，会相应的改变复合地基的复合模量与复合泊松比，从而改变了复合地基的加固层的压缩量。因此，在桩直径一定时，适当的增加面积置换率可提高水泥搅拌桩复合地基承载力，也可减小地基沉降。

随着桩长的增加水泥搅拌桩复合地基承载力也随之增加。水泥搅拌桩复合地基的最终沉降是由桩长范围内的沉降（加固层）与桩端下层土的沉降（下卧层），随着桩长的增加，加固层的沉降在增加，但是下卧层的沉降在减小，减小的幅度大于增加的幅度，总体沉降在减小。在桩直径一定时，适当的增加桩长可提高水泥搅拌桩复合地基承载力，也可减小地基沉降。